Verfahren zum Verbessern einer Bremsbacke für Scheibenbremsen und eine solche Bremsbacke

Abstract

 Bei der Herstellung von Bremsbacken für Scheibenbremsen wird die der Trägerplatte (2) abgewandte Oberfläche (4) des Reibbelages (3) mittels eines Hochleistungsdiodenlasers verkokt. Der Verkokungsprozeß erfolgt kostenreduzierend vollflächig innerhalb weniger Sekunden und führt zu einer ausreichenden Verkokungstiefe, um Anfangsfading nach Einbau von Neubelägen im Kraftfahrzeug zu vermeiden.

Beschreibung

[0001] Die Neuerung betrifft ein Verfahren zum Verbessern des Fading- und Einlaufverhaltens einer Bremsbacke für Scheibenbremsen, bestehend aus einer Trägerplatte und einem darauf aufgebrachten Reibbelag , wobei sich der Reibbelag aus einer asbestfreien Reibelagmischung aus organischen und/oder anorganischen Füllstoffen, organischen und/oder anorganischen Elastomeren, Faserstoffen, Schmierstoffen, organischen Bindemitteln und gegebenenfalls Metallen und/oder Metallverbindungen zusammensetzt.

[0002] Es ist bekannt ,daß Bremsbeläge ,die organische Bestandteile beinhalten bei den ersten Bremsungen nach Einbau im Neuzustand einen Einbruch des Reibwertes haben bzw. sich ein Fading-Verhalten einstellt.
Dieses Verhalten rührt aus der Gitterstruktur und dem Entgasungsprozeß der sich zersetzenden organischen Bestandteile unter der Hitzeeinwirkung auf den Belag während der ersten Bremsungen. Organische Bestandteile sind zum einen die Bindemittel, Füllstoffe aber auch Gummi, bzw. Elastomere mit denen die elastischen Eigenschaften einer Reibbelagmasse eingestellt werden.
Zur Vermeidung dieser Effekte wird bei der Produktion von Scheibenbremsbelägen die Oberfläche in einem sogenannten Scorch-Prozeß verkokt.
Dazu kommen im allgemeinen Flämmeranlagen zum Einsatz, wobei die zur Bremsung bestimmte Reibbelagoberfläche über bis zu 700°C heiße Metallflächen gezogen werden oder auf solche heißen Metallflächen gepreßt werden, um eine vollflächige Verkokung der Oberfläche zu erreichen. Die Verkokungstiefe beträgt dabei bis zu 2 mm.
Dieser Wärmebehandlungsprozeß ist im Produktionsprozeß bei der Herstellung von Bremsbelägen vor dem Lackieren und der Ausrüstung mit Zubehörteilen, wie Federn und Dämpfungsblechen angeordnet.

[0003] Nachteilig bei diesen Verfahren ist die geringe Eindringtiefe und der hohe Energieverbrauch.
Zudem müssen die Bremsbeläge, um einen kontinuierlichen Fertigungsprozeß zu gewährleisten, vor dem nächsten Arbeitsschritt abgekühlt werden oder es schließt sich ein lang andauernder Kühlungsprozeß durch natürliche Konvektion an.
Durch die notwendige starke Erwärmung wird auch die Trägerplatte durch Hitze im Gefüge negativ beeinflußt.

[0004] Die deutsche Patentanmeldung DE 3516759 beschreibt ein Verfahren zur Wärmebeinflussung einer Reibmaterialoberfläche , um die Anfangsreibung zwischen Reibpartnern zu erhöhen wobei eine Beeinflussung in Musterform erfolgt, vorzugsweise in Streifenform.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß nicht alle Bereiche der zum Bremsen genutzten Reibfläche verkokt werden, so daß immer noch Entgasungsprozesse während der ersten Bremsvorgänge stattfinden können, die zum Fading führen.

[0005] Der Neuerung liegt somit die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren zur vollflächigen Behandlung von Reibbelagoberflächen zur Verbesserung des Fading- und Einlaufverhaltens zu schaffen , daß eine berührunglosen direkten Energieeinfluß ermöglicht, die Trägerplatte im Gefüge nicht beeinflußt, im Energieverbrauch sparsam ist, das nachfolgende Handling vereinfacht, eine gleichmäßige aber auch relativ tiefe Eindringtiefe über die gesamte Reibfläche ermöglicht und als Anlage wenig Bauraum benötigt.

[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die der Trägerplatte abgewandte Oberfläche des Reibbelages mittels eines Hochleistungsdiodenlasers vollflächig verkokt wird.

[0007] Mit der Erfindung wird erreicht, daß sämtliche organischen Bestandteile im Reibmaterial bis in die notwendige Tiefe von 2- 5 mm verkokt bzw. zersetzt sind und keine Entgasungsprozesse während der ersten Bremsungen stattfinden, ohne daß die Belagträgerplatte durch Wärmeeinwirkung im Gefüge negativ beeinflußt wird. Zudem wird ein wirtschaftliches Verfahren zur Verkokung der gesamten Reibbelagoberfläche zur Verfügung gestellt.

[0008] Vorzugsweise sieht die Erfindung weiterhin vor, daß die der Trägerplatte abgewandte Reibmaterialoberfläche durch den Hochleistungsdiodenlaser mit einer Leistungsdichte von 50 bis 150 W/cm² verkokt wird. Die Flammentwicklung während des Prozesses wird dadurch in Grenzen gehalten.

[0009] Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Einwirktet des Lasers auf das Reibmaterial 3 -15 sec. beträgt, so daß Bremsbacken wirtschaftlich in schneller Folge bearbeitet werden können.

[0010] Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die zu bearbeitende Reibbelagoberfläche mit einem flächigen Energiestrahl und über die gesamte Breite des Bremsbelages bearbeitet wird, so daß die Temperaturbeinflussung des Reibmateriales gleichmäßig und wirtschaftlich erfolgt und Rissbildung durch Temperaturunterschiede im Material unterbleiben.

[0011] Vorzugsweise ist bezüglich des Verfahrens vorgesehen, den Belag, mit der zu bearbeitenden Fläche zum Laserstrahl gerichtet, durch den Energiestrahl eines stationär eingerichteten Hochleistungsdiodenlasers zu führen. Dadurch kann dieser Prozeß in einfacher Weise in verkettete Prozeßschritte der Bremsbelagfertigung unter Einhaltung der kurzen Taktzeiten integriert werden.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur 1, die einen Bremsbelag im Verfahrensprozeß darstellt, erläutert.

[0013] Die in Fig.1 dargestellte Bremsbacke 1 besteht aus einer Trägerplatte 2 und einem Reibbelag 3, der sich wiederum aus einer asbestfreien Reibbelagmischung aus organischen und/oder anorganischen Füllstoffen, organischen und/oder anorganischen Elastomeren, Faserstoffen, Schmierstoffen, organischen Bindemitteln und gegebenenfalls Metallen und/oder Metallverbindungen zusammensetzt.

[0014] Beispielhaft enthält ein solches Reibmaterial 0 bis 70 Gew.-% Metalle, 3 bis 50 Gew.-% Füllstoffe, 10 bis 45 Gew.-% Schmierstoffe und 3 bis 25 Gew.-% an organischen Zusatzstoffen.
Auf die Reibbelagoberfläche 4 wirkt der Energiestrahl 6 aus dem Hochleistungsdiodenlaser 5 wobei die Reibbelagoberfläche 4 bis zu einer Tiefe x derart flächig erhitzt wird, daß das Material zwischen Reibbelagoberfläche 4 und der Tiefe x verkokt wird. Vorzugsweise beträgt die Verkokungstiefe 2 bis 5 mm von der Reibbelagoberfläche 4 gemessen.

[0015] Die Bremsbacke 1 wird , z.B. auf einem Metallgitterlaufband unter dem Energiestrahl 6 des Hochleistungsdiodenlasers hindurchgeführt. Der Energiestrahl ist so eingestellt , daß das Reibmaterial 3 im Oberflächenbereich über die gesamte Breite flächig und damit gleichmäßig erhitzt wird. Andere Lasergeräterarten wie CO₂-Laser können nur mit punktförmig Energie in ein Material einleiten.

[0016] Die Leistungsdichte liegt vorzugsweise im Bereich um 100 W/cm² . Die notwendige Leistungsdichte ist von der Zusammensetzung des Reibmateriales abhängig.

[0017] Die Einwirkzeit wird beträgt vorzugsweise 5 bis 15 sec. um zum einen geringe Taktfrequenzen bei Linienfertigung zu erreichen und um die Flammbildung während des Verkokungsprozesses zu vermeiden.

[0018] Neben dem reinen Entgasen der Reibbelagoberfläche 4 bis zur Tiefe x findet eine Umwandlung der Gitterstruktur in diesem Reibmaterialbereich statt.

[0019] Versuche haben gezeigt, daß der so bearbeitete Reibbelag in der Einlaufphase in der Fahrzeugbremse einen relativ konstanten Reibwert im gewünschten Bereich von 0,35 bis 0,4 µ aufweist, d.h. kein nennenswerter Reibwertabfall, das sogenannte Fading , stattfindet.

Ansprüche

1. Verfahren zum Verbessern des Fading- und Einlaufverhaltens einer Bremsbacke für Scheibenbremsen, bestehend aus einer Trägerplatte und einem darauf aufgebrachten Reibbelag , wobei sich der Reibbelag aus einer asbestfreien Reibelagmischung aus organischen und/oder anorganischen Füllstoffen, organischen und/oder anorganischen Elastomeren, Faserstoffen, Schmierstoffen, organischen Bindemitteln und gegebenenfalls Metallen und/oder Metallverbindungen zusammensetzt dadurch gekennzeichnet , daß die der Trägerplatte abgewandte Oberfläche des Reibbelages mittels eines Hochleistungsdiodenlasers vollflächig verkokt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochleistungsdiodenlaser mit einer Leistungsdichte von 50 bis 150 W/cm² die Oberfläche verkokt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkzeit des Lasers auf das Reibmaterial 3 bis 15 sec. beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die der Trägerplatte abgewandte Reibmaterialoberfläche mit einem flächigen Energiestrahl bearbeitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flächigen Energiestrahl die gesamte Breite des Bremsbelages erfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenbremsbelag, mit der zu bearbeitenden Fläche zum Laserstrahl gerichtet, durch den flächigen Energiestrahl geführt wird.

7. Bremsbacke für Scheibenbremsen bearbeitet nach dem Verfahren nach Anspruch 1, bestehend aus einer Trägerplatte und einem darauf aufgebrachten Reibbelag , wobei sich der Reibbelag aus einer asbestfreien Reibbelagmischung aus organischen und/oder anorganischen Füllstoffen, organischen und/oder anorganischen Elastomeren, Faserstoffen, Schmierstoffen, organischen Bindemitteln und gegebenenfalls Metallen und/oder Metallverbindungen zusammensetzt dadurch gekennzeichnet , daß die der Trägerplatte abgewandte Oberfläche des Reibbelages bis zu einer Tiefe von 2 bis 5 mm verkokt ist.

Zeichnung